高鉻鑄鐵表面復合材料的制備與性能研究.pdf

1、本研究為了提高高鉻鑄鐵耐磨材料的表面耐磨性，采用優(yōu)化了的鑄造燒結工藝制備了高鉻鑄鐵表面復合材料，優(yōu)化了表面復合層預制體的制備工藝，研究了表面復合材料的組織和力學性能，并對復合材料和高鉻鑄鐵的耐磨性進行了對比分析研究。
　　對表面復合層的粉末冶金制備工藝進行優(yōu)化后確定表面復合層的元素組成為:22％V、6％Cr、5.6％C、3％Ni、Fe(Bal.);合金粉末球磨工藝為:轉(zhuǎn)速300r/min，球料比為7∶1，球磨24h;合金粉末壓制工

2、藝為:冷等靜壓180MP保壓30S;燒結工藝為:1200℃保溫1h，理論計算及實驗表明V、Cr的碳化反應在熱力學上可行。
　　通過鑄造燒結的方法制備了高鉻鑄鐵表面復合材料，確定澆鑄溫度1500℃，復合層與基體的結合方式為冶金結合，結合界面處有元素互擴散，復合層密度為7.08g/cm3，復合層內(nèi)物相由γ-Fe和均勻分布的V8C7、Cr7C3增強相組成;20-600℃熱膨脹實驗表明高鉻鑄鐵和表面復合層之間熱膨脹差異不大，界面能夠保持有

3、效的結合力。
　　對復合材料進行拉伸性能測試，復合材料的抗拉強度為159MPa，斷裂方式為脆性斷裂，由于致密性不好使斷口呈現(xiàn)“偽韌性斷裂”現(xiàn)象，斷口位置出現(xiàn)在表面復合層內(nèi)部，遠離復合材料界面。
　　對比研究高鉻鑄鐵和復合材料的耐磨性，復合材料的摩擦磨損性能是高鉻鑄鐵的18.3倍，三體磨料磨損磨損相差不大。復合材料磨損過程中的失效形式是切削犁溝和疲勞剝落。通過在表面復合層中添加尺寸為100um左右的ZTA陶瓷顆粒后，復合材料的